运动系统提高天线测量精确度

发布时间：2011-09-21 www.cechina.cn

　　无线电天线定位需要一个运动控制系统具备较高的重复定位精度和最小的测量间隙。Nearfield系统公司（NSI）坐落于洛杉矶近郊，生产用于测量无线电天线性能的设备。这些天线包括用于个人通讯系统、军事雷达和通讯的天线，甚至也包括宇航用天线。NSI最近的一款产品使用了来自Nexen集团公司生产的独特的运动控制系统。

NSI-700S-300球形近场弓形旋转扫描仪装备了Nexen的RPG系统，使用了双轴探头运动设计，可以实现电磁场的高精度测量，测量角度超过正负90度。

　　Nearfield设计了一款球形近场弓形旋转扫描仪，产品代号为NSI-700S-300,，可以测量覆盖全部半球的天线的放射属性。为了确保高度敏感的天线在整个测量过程中保持稳定，系统需要一个可以在天线周围半球表面上往复运动的传感探头。
　　“我们需要一套运动控制系统，可以同时满足较高的重复定位精度，和最小的测量间隙，”NSI公司机械设计师和项目经理Hulean Tyler说道：“我们的系统在空气中采集能量，所以我们需要非常高的重复定位精度。如果探头不能准确返回之前开始时候的位置，就会导致测量出现偏差。”
　　“为了开发这个系统，我们在测量区域需要非常长的弧形支架，”Tyler说：“标准支架的供应商告诉我们他们可以制造直线型支架，然后将其弯曲满足我们的要求。然而，看起来这并不是一种精密并且会具有高重复定位精度的有效方法。”
　　在看过运动控制解决方案供应商Nexen的旋转齿轮（RPG）系统（几年前在一次贸易展上进行的演示）之后，Tyler与这家公司取得了联系。
　　Nexen的RPG系统有一个环形齿轮，使用滚筒齿轮技术在圆周速度达到每秒11米（每秒36.1英尺）的情况下，仍然可以保证准确的定位。由于产品设计的摩擦极小，即便是在如此高速的条件下，也不会出现元件发热和磨损的现象。RPG系统可以支持滚筒沿着每一个齿面平滑移动。通过保持两个或者更多齿面的随时接触，RPG系统可以在两个方向上都实现无间隙。单一齿轮还是分段齿圈（直径最大为1米），可以轻易集成，直径没有上限。（大于1米的环形齿轮可以采用分段设计和虚拟制造，直径可以是无限。）正是这种灵活性满足了NSI的需要。
　　“客户要求的空间非常小，”Tyler说：“直径不能改变，所以能够定制的直径大到足以满足我们的要求是非常重要的。”

Nexen的RPG系统的环形齿轮和滚筒齿轮技术可以在圆周速度达到每秒11米（每秒36.1英尺）的情况下，仍然保证准确的定位。

　　通过新的系统，NSI-700S-300型双轴探头运动设计可以对电磁场进行高速高精度测量，测量的角度超过正负90度，同时保持天线稳定，可以说这是天线和雷达天线测量的理想状态。使用平面近场技术无法测量这些设备，因为这种扫描方法无法覆盖正负75度以外的侧面。尽管传统的球面近场系统可以克服上诉障碍，但是他们需要天线在一个或者两个方向移动，对于大型和高度敏感的卫星和天线来说，这非常困难。
　　而NSI-700S-300的探头可以通过RPG精确定位，并且通过动态运动补偿进行累积。弓形结果可以在整个测量过程中每秒旋转30度。近场探头可以探测天线周围的放射线，而球形波扩展可以确定远距离的数据，从而考核天线的总体性能，包括天线增益、侧面结构、波束指向以及交叉极化。
　　静态天线测试系统简化了安装、削减了成本。它不再需要将造价昂贵的环刷设备装配到天线上，也简化了校准的过程。设备可以在装配区域轻易安装，然后滚动到测试区域NSI-700S-300还可以在天线即将使用的相同方向进行测量，由于挠曲作用，即便是重力向量不断改变，测量也不会受到影响。